TWI268005B - Active additive for lead-acid battery and its application - Google Patents

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1268005 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 ^本發明係關於一種鉛蓄電池用活性添加劑，該活性添加劑為 碳微粒表面附有羧基、羥基與羰基等化學官能基所構成，係在^ 溶液中將碳微粒與具有羥基、羰基或羧基的數種物質按比例進行 混合，並對其加溫所配製而成，再將此劑添入至電解液中形成碳 懸浮液，具有促使鉛蓄電池活性化的功能。使用本活性添加劑的-鉛蓄電池，尤其是肇因於硫酸鹽化嚴重等因素而導致蓄電性能衰· 減的錯蓄電池，其蓄電性能將因本劑的添入而獲得提升，甚至可 再生性能劣化或廢棄之錯畜電池。對已加入本活性添加劑的錯蓄泰 電池進行充放電，將加速鉛蓄電池蓄電性能的恢復，而達到^ 電池應有的蓄電能力。 σ 【先前技術】 鉛蓄電池的正極極板活性物質為二氧化鉛，而負 極極板活性物負為錯，兩極板之間所填充的導電介質 (電解液）為稀硫酸，則鉛蓄電池進行充放電的反應式如下： ?b〇u±L+IRzSOm+Pbis}-PbSO^+2H2〇+PbSO^ 遍 在錯蓄電池放電時，兩極極板活性物質均轉化為硫酸錯 (PbSC^i)，當極板上大部分的活性物質都轉化成硫酸船 (PbSO勉）時，則鉛蓄電池將會停止放電，屆時可藉由對該錯蓄· 電池進行充電來恢復其蓄電性能，充電後的鉛蓄電池將再具有放 電的能力，但是，鉛蓄電池經過多次充放電的循環後，即因嚴重 的硫酸鹽化（PbSO继為絕緣體）以及極板活性物質的脫落，致使 鉛蓄電池的蓄電容量及能力降低而不堪再使用。 性能劣化之鉛蓄電池的使用會造成汽機車不完全的燃油而引 1268005 起廢氣染，是目前空氣污染的主要原因之一，所以， 電池的畜電性能維持在極佳的狀態，將有助於空氣品質的提升' 曰；境保護’廢棄電池需被回收處理以減低污染，但 廢棄電池需面臨高額的費用與複雜的處理步驟，;兄且s' 減成錯畜電池無法正常運作的癥結著手以 於財電池的充電’均採則 =不僅費時又耗電，若是改採以大電流進行】電ϊί: S =性?劣化或廢棄的峨池再生 雖有用來改善錯#電池蓄電性能的添加劑，卻只能 廢棄之鉛蓄電池的蓄電性能，並無i再生: 電法=見 液中，但所％ 有加導電性良好的碳粒至電池電解 池發生短路i門口韻U*碳粉末很容易在電池底部沈殿而導致電 浮液者的碳粒懸 耗電，而且利用 加的劑量也不易控制，此外，藉由電解 粒並未如預期地吸(附分的改良型碳 酸性溶液ϊϊΐ:;分:極不均句’更重要的是，此劑在硫酸等 化法所製這些因素，可得知藉由電解氧 述問題。本發月之主要目的在於提供—種活性添加劑，以克服上 1268005 【發明内容】 口'的在於提供一種活性添加劑’其可適用於薪 °蓄°電池提高性能而匕或錯蓄電池’使添加此劑的錯 之長可叩，甚至能活化再生廢棄的鉛蓄電池。 配充電池的電解液中，藉由添加適量的劑量並捭 地闡述本創俩效地餘tf池迅速被活化。下述用以簡i 加劑的溶質為表面附有縣（-_)、_ ” 土 -co)等化學官能基的碳微粒：而溶劑則為純水。 2·本活性添加劑適用於新品、正被 =畜電池，能使添加此劑_蓄電池提升性能而延長 ，蓄對於新品、正被使用中、性能劣化或廢棄的 錯蓄活對於新品、正被使用中、性能劣化或廢棄的 “電池的充放電循環可在短時間内迅速地恢復 效 物暂添加劑可被製成稀薄或濃雛體、纽或粉末狀的 ，將其添人至財電池的電解射，仍財本翁有的功 板上 本活性添加劑可於鉛蓄電池的製造過程中被添附至電池極 本發明之鉛蓄電池用活性添加劑適用於新品、正被使用中、 7 !268〇〇5 或廢棄的錯蓄電池’使添加此劑的錯蓄電池提高性能而 日#，甚至能活化再生廢棄的鉛蓄電池；當電池進行充電 六二流在短時間内完成充電；此外，可直接加入本活性 ϋ二：ϊί池的電解液中而不需倒除部分電解液，並可依據 备疋畜電容量而添人適量的劑量轉持電池性能的穩定， 4加少許的劑量即可對電池發揮功效而使電池達到極佳 電池原有的電解液並不需去除而避免電池電解液 創^夂低’所以，本活性添加劑為使用方便且功效顯著的 則作’ 14些優點都是他者所無法匹敵的。 式得與精神可以藉由以下的發明詳述及所附圖 實施方式】 下述係以活性添加劑的特性來詳細闡明本創作。 活性添加劑係為碳微粒表面附有缓基、 作乾例，用以說明本劑對於鉛蓄電池的功效。 貝 1·材料的選擇： ㈣性添加劑所使用的材料為碳；不論是結晶 日，甘f或細顆粒狀、天然:或人工的碳材料都適用 Γ握宜為1〇〜6〇〇nm (nm為奈米ϋ 尚右顆粒直徑過大’則碳微粒在溶液中的分佈較 子而；、_之二徑過細’則碳微粒'^容易互相吸附成大粒 粒為最^=2有奴材料中’以採用奈米科技處理的石墨碳微 ί=ί，諸錢及硫等的 1268005 (t)本活性添加劑所使用的溶劑宜為純水，至妒 水，若其所含的離子雜質少於〇1%，尤其是鐵、鎮、路、敍 離子及珅、硫等的含量少於⑽1%者，也可被=來g =性添加劑所用的溶劑。若使用品質較差 、容 :之中的離子雜質將劣化電池蓄電效能;水溶 以g 日電池極板將受到破壞而使其質地變得硬‘Ϊ d廣，田則錯畜電池會發生自放電現象，在短時間内會流失 产此乃因二價鐵離子（Fe2+)會在錯蓄電池的正極 二在負極處被還原，造成了自放電現象；在含有稀硫酸 的電解液中’水溶液中所含的猛離子（Μιΐ2+)會氧化 並韻在電祕板上，^且,，電祕板與橡膠隔 板也會遭到腐蝕破壞；銨根（NH4+)離子亦會引起自放電； 子\〇12+)會在電池負極處析出並覆蓋遮蔽負 物 錯（PW❿有損電池的效能；某些有機物，如低 =類、賴、有機胺等，會在錯蓄電池中轉化為有機酸，如草 ^醋®^等’這些有機在充電過程中會氧化貞極極板的活性物 二鉛/ (py)而成氧化錯（Pb〇垃）等；所以，採用經逆滲透水 炎理系統或蒸餾裝置所取得的純水作為本劑的溶劑是較理想的選 擇。 (3)本活性添加劑使用數種具有羧基（-COOH)、羥基（-COH)或羰基（（Ο)等官能基的有機物，這些有機物將在水溶 液中於碳微粒的表面形成化學鍵結，而生成在碳微粒表面附有羧 基（-COOH)、羥基（_C0H)與幾基（-C〇)的水溶液。 2·製作程序： 、本發明之活性添加劑係為碳微粒表面附有羧基（-COOH)、 經基（-COH)與羰基（_co)等化學官能基的水溶液。以下即為 本活性添加劑的製程。 9 1268005 首先，於容器中裝入純水（PH值為7)，再將碳微粒盥數種 具有羧基（-COOH)、經基（-COH)與幾基（_c〇)等親&性化 學官能基的有機物置入純水中，接著，使用具有加熱及攪拌裝置 的機器以均勻混合該水溶液，則本活性添加劑即完成。 、 3·本發明的創作原理： 本發明係一種適用於鉛蓄電池之活性添加劑。就正常的硫酸 化作用而g，在錯畜電池放電後，正極極板活性物質二氧化錯 (PbO^)會轉變為質地稀鬆的硫酸鉛小顆粒結晶，並均句地分 佈在電池極板上，在錯蓄電池充電後，硫酸錯小顆粒結晶會轉變 為二氧化鉛及鉛。但是，由於電池保存不當、長期處於充電不 足、半放電或過量放電的狀態、放電後未能即時充電、電池内部 紐路、電解液的液面過低而使極板外露出電解液、電解液的密度 與漢度過局或電池所處的溫度過高等，都可能會導致不正常硫酸 鹽=的發生，此乃肇因於在極板上形成導電性差的大顆粒硫酸鉛 結晶，其會堵塞電池極板上的微孔而妨礙電解液的擴散與滲透作 用，也會使得電池的内電阻增大，而在進行充電過程後仍無法完 全恢復成正極極板活性物質為二氧化鉛(Pb〇2(s))且負極極板活 質為錯（PbM)的狀態，即成為不可逆反應；大顆粒硫酸鉛 結晶的生成使得極板中參與充放電反應的活性物質減量且劣化， ，使電池的蓄電效能衰減至不堪被使用的狀態。雖然目前已有諸 多抑制大顆粒硫酸鉛結晶之生成的解決方法，諸如··過充電法、 反復充電法及反復充放電法等，但上述的方法費時又耗電，而本 創作卻能在短時間内有效地提升電池效能，是較為經濟實用的方 法0 一本發明係一種適用於鉛蓄電池之活性添加劑。在内部結構毀 壞，廢棄的電池中，可發現到電池板柵因腐蝕嚴重而使其機械強 度衰減，甚至造成極板彎曲或斷裂的發生，鉛蓄電池的使用壽命 因而終止。雖然，在正常使用下，電池也會出現如此現象，但不 1268005 當的操作會加速電池極板的毀損，縮減鉛蓄電池的使用壽命；在 以大電流進行充放電或在高溫環境下進行充電等情況下，會使得 極板活性物質的反應趨於過度強烈，容易導致不均勻電化學反應. 的發生，因而致使極板彎曲或斷裂；此外，鉛蓄電池放電後未g 立即進行充電，其也會使得極板板栅與硫酸及硫酸鉛的接觸過於 頻繁，因而加速極板板栅的腐姓毀損，造成板柵柵條或極板的斷 裂毀損；過量充放電將使得電池極板承受過大的熱應力而造成極 板彎曲或斷裂，此肇因於極板遭遇到過於強烈的膨脹或收縮而導· 致·^無法恢復原狀；再者，極板活性物質的嚴重脫落不僅會造成 鉛蓄電池的蓄電量衰減，沈積於鉛蓄電池底部的脫落物質將導致 在正負極極板之間發生短路；上述的諸多狀況皆促使電池的使用鲁 壽命提早終止。 · 本發明係一種適用於鉛蓄電池之活性添加劑。鉛蓄電池歷經 多次的充放電後，在正常操作與無外力侵害的情況下，理論上電 ίϋϋ壽命應該極為長久，但是，事實上，隨著電池被使用時 I電池將面臨蓄電性能衰減及内電阻增大等問題的發 彳ϋ時’會發現到充電電壓急遽地竄升，充電電流 _降，導致電池無法恢復至原有的蓄電電量，而當此電 3 Li電，急速下降，放電時間甚短，電池因此不堪再 社曰，卩為在電池電化學反應所產生的大顆粒硫酸錯 ί結晶的生成將消耗電解液與正負極極板上參 的蓄電量因而下降，嚴重時會衰減極板板栅 板活性物皙支撐力’促使極板結構發生、彎曲或斷裂以及極 緩硫酸錯結ΪΪ:成電此觀點來看’阻止或減 增進錯蓄電池的使用壽命及效能的于關鍵里所$的硫酸錯結晶，應是 (用之活性添加劑係為碳微粒表面附錢基 (Η)、祕（彻）與羰基㈤）等化學官能基的水溶 11 1268005 ，°，電池進行充放電的過財，此物的碳微 結晶上’而碳微粒表面所附有的羧基、以 基專曰在硫祕晶粒絲形斜電層，藉崎些化學 且 有的親水性以分解硫酸錯晶粒，進而將極板上的活性物質 和^0汹，在反應流程中所釋出的硫酸根離子（so«)也回到 電解液中，_電驗的硫酸濃紅蚊；若是在尚未存有硫酸 錯晶粒的財電池巾，於充放電蝴陳，碳微粒會受到外加電 場的作用而吸附至正負極極板上，在此之後的充放電階段，硫酸 鉛晶，甚難以生成，因而促使電池的内電阻降低，大大地提高電 池的蓄電性能。所以，對於已加入本活性添加劑的鉛蓄電池，本 劑=僅，有效地分解已生成的硫酸鉛結晶，保使極板板上的活性 物貝回復至PI、和PbO迦，更能抑制及遏止硫酸錯結晶的生成， 因而使用本劑的鉛蓄電池將能延長使用壽命與提升效能，甚至是 性能劣化或廢棄的鉛蓄電池也能被再生而再被使用。 4·本創作的實施方式： 針對本活性添加劑之功效所作的實驗，分別就新品、正被使 用中以及性能劣化或廢棄之汽車及機車所用的錯蓄電池，添入本 劑至電池中’並配合誠如下述的充放電流程（亦即定電麗限電流 的充電方式）：添加本劑一^充電一►放電（電池的使用）—再充修 電—再放電（電池的使用）或者放電添加本劑^充電—放電 Y電池的使用）崎再充電，之後，再確實地測量已加入本劑的鉛、 蓄電池之電性（將於下述的實作範例中詳細描述）。 (1)本發明之活性添加劑，首先添加本劑到正被使用中之 汽機車用錯蓄電池，在歷經短時間的充電且電池正常運作一段時 間之後，可發現到電池的機能獲得大幅度的提升；接著，選取經 充電後仍無法使汽機車引擎啟動的廢棄鉛蓄電池，添加本活性添 加劑並進行充放電循環，可發現到該鉛蓄電池的蓄電量提升，因 而使得汽機車的引擎再次被啟動，由此得知，本活性添加劑能使 12 1268005 的主峨池恢復蓄電能力。此外，由於該電池在 2車啟動時即會自動進行放電，故不需要額外的放電操 電池並無配有充電裝置或該裝置6損壞者，在進行電 池的充電時就必須外加充電裝置。 4 發明之蹄添加綱歸新品、正被使財、性能 ί電。對於各種品牌與額定蓄電容量規格的船 1電1 了依據鉛畜電池所標示的额定蓄電容量，分別添入所需 if til、，,但本創作的活性添加劑能依:照電池的額定蓄電容 ΐ乂:的劑量’使得加入電解液中的碳微粒之數量能幾 ?極極板所吸附’避免因過多的添人劑量 Ϊ得電池的電性不致於因添加劑劑量的多寡而受到 響:ΐ於電池的電性而言，維持本劑添加劑量之怪定是 在ϊ解液中出現碳微粒沈積，則在正負極之間可能 本或因添加劑量的不^而增長錯蓄電池充 的容以:二：入置鉛蓄其 齊;=電解液中;醫療丄===== 的财標科行姉姐人_作，即可精確地 士心^4)本活性添加劑可經乾燥處理成粉末狀的物質，蔣此給 性添加Ξ性：S稀if混合以配製成膏狀或濃液狀型態的活 ί;ί,ν^ 13 1268005 液狀的活性添加物能直接被添入電解液中而不需排去部分電解 液’使用上十分方便。 、（5)在新品鉛蓄電池的製造過程中，將本活性添加物（液 =、、粉末狀、膏狀或濃液狀）、稀硫酸以及鋁粉等混製成糊狀物 質並填充在電池負極柵板中，又將本活性添加物、稀硫酸、氧化 錯（PbO)以及四氧化三鉛（Pb2〇4)混製成糊狀物質並置入電池 正極栅板中，再對此正負極兩極板施以乾燥處理，接著將極板浸 潰於電解液中，施加直流電流以進行氧化還原反應，而獲得表面 附有活性添加物的電池極板，最後再製成鉛蓄電池，則該鉛蓄電 池將具有抑制硫酸鉛結晶之生成的能力，得以享有甚長的使用畚 命。 •可 藉由下述所提及的一系列實作範例，可用以驗證本活性添加 劑的效用，並在實作的結論中作歸納。 '' 實作範例1: 請參閱圖一，圖一為習用的鉛蓄電池性能測試儀儀表圖。以 下用以說明鉛蓄電池性能測試儀儀表圖之用途，鉛蓄電池性能 試儀能依據各個鉛蓄電池的額定蓄電容量，由所讀取的數值 別該鉛蓄電池的機能狀態，而該數值即是蓄電容量顯示值10二^ 中蓄電狀態表示區域11又可分為以下幾種狀態來進行# 二 性能之插： 。备电池 (1) ·指針位置如儀表標示在8V〜10V的範圍A内時，g 示該電池不堪再使用。 ' ^ (2) ·指針位置如儀表標示在10V〜10.5V的範圍g内睹 即表示該電池接近失效或已失效。 # ’ (3) ·指針位置如儀表標示在10.5V〜12V的範圍c内日夺 1268005 即表示該電池的機能尚為正常。 (4) ·指針位置如儀表標示在12V〜15V的範圍D内時，即· 表不该電池的機能處於極佳的狀態。 本實施例中係以開始被使用（使用約丨個月）的汽車用鉛蓄 電池 作為實驗對象（製造廠商為湯淺，型號為46B24rs);藉由· 如圖一所示之錯蓄電池性能測試儀板測得該電池的蓄電容量為… |1^5V，而使用三用電表及鉛蓄電池用比重計分別量得該電池的 電壓值為12.8V (伏特）且比重為L27 ;璆鉛蓄電池的進液孔_ (共有6孔）以每孔5毫升（C.C·)輸入總_量30毫升的活性添 加劑到錯蓄電池中’並使裝入此錯蓄電池的汽車正常行駛約1週 後、（母天至少行駛2小時）再進行量測，測出的實驗結果為電壓 值為13V，比重為1.275，蓄電容量增至11.5V，電解液的液體顏 色也由加入活性添加劑時所呈現的黑色轉為電解液原先的淡色， 證明本活性添加劑所含有的活性物質（即表面附有親水性官能基 的碳微粒）已吸附在正負極極板上；在正常使用該鉛蓄電池約6 個月之後再進行檢測，發現其電壓、比重以及蓄電容量等都維持 在極佳的水平。 ' 貫作範例2: 以長期被使用（使用約1年以上）的汽車用錯蓄電池作為實 驗對象（製造廠商為GS，型號為55D23L-MF);藉由錯蓄&池_ 性能測試儀測得該電池的蓄電容量為1〇·75ν，而使用三用電表及 鉛蓄電池用比重計分別量得該電池的電壓值為12·2ν^伏特）且 比重為1.26 ;從鉛蓄電池的進液孔（共有6孔）以每孔8毫升 (C.C·)輸入總劑量48毫升的活性添加劑到錯蓄電池中，並使裝 入此鉛蓄電池的汽車正常行駛約1週後（每天至少行駛2小時f 再進行量測，測出的實驗結果為電壓值為12.8V，比重為127， 15 1268005 蓄電容量卻明顯地增至115v，電解液的液體顏色也由加入活性 添加劑時所呈賴黑色轉為電解縣先的淡色 ’證明活性添加劑 所含的活性物質（即表面附有親水性官能基的碳微粒子） 已吸附 f正負極極板上；在正常使用該鉛蓄電池約6個月之後，再進行 才欢測的結果為電壓值為12.7V、比重為1.27、蓄電容量為 ，錯蓄電池的性能依祕持在良好的狀態。 里為 實作範例3 : 對，因於蓄電機能喪失而無法再使用的進口汽車用鉛蓄電池 所作的實驗（製造廠商為ACDelCD，型號為65-6YR，此種鉛蓄 ，池，美國製Mercury進口車所慣用的電池.）；藉由鉛蓄電池性 旎測試儀測得該電池的蓄電容量為8·5ν，而使用三用電表及鉛蓄 電池用比重，分別量得該電池的電壓值為9.8V (伏特）且比重為 u5 ;從錯蓄電池的進液孔（共有6孔）以每孔1〇毫升（cc.) 輸入總劑量60毫升的活性添加劑到鉛蓄電池中，並以14·4ν與 (安培）進行充電5小時，所測得的實驗結果為電壓值^ •8V、比重為ι·27，蓄電容量攀升至nay，電池的整體機能 大幅度地獲得改善，之後，將此鉛蓄電池裝入汽車中，引擎竟能 被啟動，該鉛蓄電池恢復蓄電機能而可再被使用，正常行駛該車 約10日之後（母日至少行駛2小時），再經测試儀進行量測， /則出的貫驗結果為電壓值為13V、比重為1.27、蓄電容量為 11.5V，電解液的液體顏色也由加入活性添加劑時所呈現的黑色 轉為電解液原先的淡色，證明活性添加劑所含的活性物質（即表 面附有，水性官能基的碳微粒）已吸附在正負極極板上·；正常使 用該鉛蓄電池約6個月之後，依據所進行的檢測發現該鉛蓄電池 的性能並無明顯地衰減；反之，未加入本活性添加劑的鉛鉛蓄電 池雖然歷經多次的充放電流程，僅使電壓值與比重值 度’但就_池的整體性能而言，依舊沒有任二色升;= 田 法發揮作用來啟動引擎。 、…、 1268005 實作範例4: 作的it因蓄電機能喪失而無法再使用的汽車用錯錯蓄電池所 入ί廠商為統力，魏為26ai9r);在本次實驗 性添加ϊϋίϊ性添加劑的廢棄電池作為對照組，用以證明活 ?棄電池的能力’·首先，對未加人本活性添加 仃1測，測得其電星值為ια8ν，比重為， ===·、= ’接著’以充電電壓為14.4V與充電電流為3Α 雷、、進行充電5小時，但引擎依然未能被啟動，表示 孔\以常運作；反之，從錯蓄電池的進液孔（共有6 φ 氅升（C.C.)輸入總額30毫升的活性添加劑到鉛蓄 小時，弓3A之同樣條件對此'廢魏池進行充電5 蚀田rh 此破啟動’表示該鉛蓄電池恢復蓄電機能而可再被 便用’由此可知本活性添加劑對廢棄電池具有極強的再生能力。 實作範例5 : 枯’圖二為使用定電壓限電流充電方式(以充電電壓 r八#^、特/、充電電流值3安培對電池進行充電1小時)的時間 2、里）21曲線圖。以下用以說明定電壓限電流充電法之實施方 士錯蓄電池進行充電時，將充電電壓值2〇維持定值，然後 電容量值的十分之—量值作為充電限電流值， 小時充電時間21之充電，直到充電f流值23降至趨於0 Ιϋΐί Ϊ動作。以一個電壓值12V (伏特）且額定·蓄電容量 二π, 安培小時）的鉛蓄電池為例，將充電電壓值維持於 —诚再以電流值6A的電流進行數小時的充電，直到充電電流 ^於〇即完成充電，蓄電池即恢復功能，其中曲線22 代表定電壓充電曲線’而曲線25則代表充電電流曲線。 於本實施例巾’鱗軸於蓄電功能妓而無法再使用的機 17 1268005 電池_的實驗（製造廠商為光陽，型號為NTX7A-Γ中，先以充電電壓為14.4V與充電電流為3A (安培） 池ΐΐίΐίί彳小時，但引擎依然未能被啟動，表示電 ，疋…、法正令運作，反之，從鉛蓄電池的進液孔（共有6孔） 母孔、1毫升（C.C.)輸入總額6毫升的活性添加劑到鉛蓄電池 ，仍以14.4V與3Α之同樣條件對此廢棄電池進行充電i小 寺:此^驗結果係如圖二A及圖二B所示，引擎竟能被啟動，表 :该錯蓄電池恢復蓄電性能而可再被使用；正常使職錯蓄電池 、、、勺6個月之後，錯蓄電池的性能依然良好。 實作範例6: 對肇因於蓄電功能喪失而無法再使用的電動機車用鉛蓄電池 所作的實驗、（型號為KYMCO 26AH);測得其電壓值為8V (伏 特），比重為1.10，以充電電壓為14·4ν與充電電流為3A (安 培）進行充電3小時，仍舊無法使該廢棄電池正常運作；於是， 從鉛蓄電池的進液孔（共有6孔）以每孔5毫升（C.C·)輸入總 額30毫升的活性添加劑到鉛蓄電池中，同樣以14·4ν與3A (安 培）進行充電3小時，所測得的實驗結果為電壓13·5ν、比重為 1·26，蓄電容量提升至12V，裝置此錯蓄電池的電動機車引擎可 被啟動，該鉛蓄電池恢復蓄電機能而可再被使用；正常行駛該車 約10日之後（每日至少行駛2小時）再進行量測，該電池仍維 持有極佳的性能。 實作範例7: 對肇因於蓄電功能喪失而無法再使用的兒童玩具車用鉛蓄電 池所作的實驗[製造廠商為SONEX，型號為SE6-4 (6V4AH/20HR)];測得其電壓值為3V (伏特），比重為 1.15，以充電電壓為14.4V與充電電流為ία (安培）進行充電i 小時，該廢棄電池仍無法正常運作；於是，從鉛蓄電池的進液孔 18 1268005 (共有3孔）以每孔1毫升— 編丨丨权芬Ζ Α 0輸人總額3毫升的活性添加 片J到釔畜電池中，同樣以14.4V與1Α (安捭）充 時，兒童玩具車的引擎可被啟動，表示該錯蓄^也已獲再1。/、 實作範例8 : 在本實作中，將觀察已添加本劑之錯蓄 以長期被使用(使用約1年===以 商，型號為95D31R)進行實驗；對於未2 ϊίίΓ的如峨赚充電過程ί 攀^ 加入本活性添加劑劑量90 =的乱畜電池’，、品以充電電壓為K6V與充電電流為2〇 實作範例9 : 在本實作中，將針對未添加與已添加本活性添加劑之鉛 内電阻量值作比較；以廢棄的錯蓄電池（製造薇商為 AHA ’型號為YTX7A_BS)進行實驗，分別量取此廢棄^ 之前與之後的内電阻量值，在未加人本劑時所^得 、内電阻量值為117Ω，而已加入本劑者則為78q。 實作範例10 : I】請參閱圖三，圖三為未添加與已添加活性添加劑之鉛蓄電池 (製造廠商為湯淺，型號為46B24RS 60AH)於充電32、°靜置幻 ^放電34階段的電壓值30與時間31之關係圖，其中曲線％係 表不未添加活性添加劑之鉛蓄電池的曲線，而曲線36則 已 添加活性添加劑之鉛蓄電池的曲線。 19 1268005 本實施例侧以驗證已添加本活性 苟次，型號為46B24RS 60AH)，分別喷卜十士 λ 士、尤^以廠商為 前與之後（力认24毫升的本劑）刀的本活性添加劑之 14.4V盥充雷雷产為6A f釔畜電池，以充電電壓為 :兄電電抓為6A (女培）對添加本劑之錯蓄電 小時再靜置丨小時，最後將加入 、 loow (^) ；6V tfίίί i：A 之錯池性能測試儀板所測得，此實驗结 之電壓與時間的關係曲線，可發現到 =使 用舞命作比較，已添人本劑之電池延長約观的使用壽的使 實作範例11 : · 圖四’圖四為未添加與已添加活性添加劑之鉛蓄電池 士 j商為SONEX ’型號為SE6_4 (6V4AH_R)]於充電 靜置43與放電44階段的電壓值4〇與時間41之圖，立 中=45絲未添加滩添加劑德蓄雜的曲線，而曲線& ΪΪΐίί加活性添加劑之錯蓄電池的曲線。本實施例係用以驗 本活性添加劑的錯蓄電池之使用壽命的延長；所選用的 、口畜電池為新品的鉛蓄電池[製造廠商為s〇NEX，型號為se6_4 (6V4AH/2GHR) ] ’ ％別測試力认本活性添加劑之前與之後（力口 入24毫升的本劑）的鉛蓄電池，以充電電壓為ΐ4·4ν與充電電 流為1Α (安培）對添加本劑之鉛蓄電池進行充電丨小時再靜置 半小時，最後分別將加入本劑之前與之後的電池以21W (瓦特） 的放電功，放電至蓄電容量為4斯贿蓄電池性制試儀（其 儀表面板請參見®示之第1圖）制得]，此實驗結果為圖示第4 圖之電壓鱗__曲線，可發制與原來電池的使用壽命作 比較，已添入本劑之電池延長約25%的使用壽命。 實作的結論： 20 1268005 、L由實作範例1〜7中，驗證了本活性添加劑適用於新品、正 被使用中、性能劣化或廢棄的鉛蓄電池；不論該鉛蓄電池是汽車 用、機車用、電動機車用或兒童玩具用（電池額定蓄電容量的不 同），本活性添加劑對於任一品牌及規格的鉛蓄電池皆能發揮 效以提升電池的機能。此外，藉由—㈣的實作，總結歸納出本 活性添加劑之最適宜的添加劑量： 々j 1)新品的錯蓄電池所添加的總劑量，以約為電池額定蓄 電谷量值的0.4倍為最佳，並平均地從電池各進液孔進行添入。 — 正被使用中的鉛蓄電池所添加的總劑量，以約為電池 額疋蓄電谷量值的0.8倍為最佳，並平均地從電池各進液孔進行 添入0 —曰(3)廢棄的鉛蓄電池所添加的總劑量，以約為電池額定蓄 電容置值的1·2倍為最佳，並平均地從電池各進液孔進行添入。 、（4)以電池額定蓄電容量值為60ΑΗ(安培小時)的錯蓄電池 為例’進行本劑的添加，以下為根據上述（丨）（2) (3)，由 電池使用狀態來決定本劑的添加劑量。 新品·· 0.4*60=24毫升 24毫升/6孔=4毫升/孔 使用中：0.8*60=48毫升48毫升/6孔=8毫升/孔 廢棄品· 1.2*60 = 72毫升72毫升/6孔=12毫升/孔 2·從實作範例8〜11中可發現，已添加本活性添加劑的鉛蓄 ，池在進行充放電時，會隨著電池内電阻的減小而降低損耗的能 量與維持溫度的穩定，因此，得以採用大充電電流在短時間内完 成充電，而且，由於在電池放電時所耗損的能量較少而得以延長 電池的使用壽命。 21 1268005 總結前述的内容，對於鉛蓄電池，本活性添加劑的功效為：

Ab L新品以及正被使用中的鉛蓄電池可延長使用壽命與提升效· 月b ° 2·性能劣化或廢棄的鉛蓄電池可獲再生。 、3·在充電過程中，能以大充電電流在短時間内完成充雷， 過程中並無異常的溫度攀升。 ， 4·能依據電池的額定蓄電容量作適宜劑量的添加。 ， 亦丨所以，本活性添加劑為一種能有效地改善鉛蓄電池機能的添馨 恭日日^以上較佳㈣實關之詳述，鱗望能更加清楚描述本 發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較 變 及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇内。 1268005 【圖式簡單說明】 圖一為習用的鉛蓄電池性能測試儀儀表圖。 圖二為使用定電壓限電流充電方式(以充電電壓值14.4伏特 與充電電流值3安培對電池進行充電丨小時)的時間（分鐘）曲線 圖。 ^圖三為未添加與已添加活性添加劑之鉛蓄電池（製造廠商為 所淺，型號為46B24RS 60AH)於充電、靜置與放電階段的的電 壓值與時間之關係圖。 圖四為未添加與已添加活性添加劑之鉛蓄電池[製造廢 SONEX，型號為SE6-4 (6V4AH/20HR)]於充電、靜置盥放;J 段的電壓值與時間之關係圖。 、电1^ 【主要元件符號說明】 10 :蓄電容量顯示值 11 :蓄電狀態表示區域 A:紅色區域（儀表標示在8V〜i〇V的範圍）即表示該電 池不堪再使用。 B :黃色區域（儀表標示在10V〜10.5V的範圍）gp表示， 電池接近失效或已失效。 即表示該 即表示該電 C :綠色區域（儀表標示在10.5V〜12V的範圍 電池的機能尚為正常。 D :白色區域（儀表標示在12V〜15V的範圍） 23 1268005 池的機能處於極佳的狀態。 20 :充電電壓值 22 :定電壓充電曲線 24 :充電時間 30 :鉛蓄電池電壓值 21 :充電時間 23 :充電電流值 25 :充電電流曲線 31 :時間 32 ·充電區 33 :靜止區 34 ·放電區

35 :未添加活性添加劑之鉛蓄電池的曲線 36 :已添加活性添加劑之船蓄電池的曲線 40 :鉛蓄電池電壓值 42 ·充電區 44 :放電區 41 :時間 43 :靜止區 45 :未添加活性麥加劑之錯蓄電池的曲線 46 :已添加活性添加劑之錯蓄電池的曲線

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Claims (1)

1268£勝A月a曰修(更)正替換頁茶 · 十、申請專利範圍： 1、 一種鉛蓄電池用活性添加劑，其特徵係為表面附有羥基、羰基 及/或羧基專親水基的改良型碳微粒所構成，經添入至電解液中 形成碳懸浮液，具有促使鉛蓄電池活性化的功能，其中該碳微粒 顆粒直徑介於10〜600nm之間。 2、 如申請專利範圍第1項所述之鉛蓄電池用活性添加劑，其中該活 性添加劑可處理成粉末狀或溶液型態而保有促使鉛蓄電池活性化-的功能。 3、 如申請專利範圍第丨項所述之鉛蓄電池用活性添加劑，其中該活籲 性添加劑可作為熟成之極板的添加物而促使鉛蓄電池活性化。 4、 如申請專利範圍第丨項所述之鉛蓄電池用活性添加劑，其中該活 性添加劑係在水溶液中將碳微粒與具有羥基、羰基及/或羧基的 數種物質進行混合，並對其加溫所配製而成。 5、 如申清專利範圍第丨項所述之鉛蓄電池用活性添加劑，其中該活 性添加劑劑量可根據蓄電池的額定蓄電容量及劣化程度作調整， 而使紹畜電池活性化。 6、 如申明專利範圍第丨項所述之鉛蓄電池用活性添加劑，其中該活 性添加劑在電解液中會抑制或減緩硫酸鉛結晶的生成，以及消除 已生成的硫酸錯結晶。 7、 一種活性添加劑，用以添加於一鉛蓄電池中以促使該鉛蓄電池 活性化，該添加劑包含： 複數個碳微粒； 複數個羥基； 複數個幾基；以及 25 1268,005 複數個羧基； 粒之 該複數個羥基、幾義 該活性添加劑係為〜 如申請專利範圍第7項所述之活性添加劑 及/或羧基係複數個親水基。 9、如申凊專利範圍第7項所述之活性添加劑 粉末狀或一溶液型態。 请專利範圍第7項所述之活性添加劑，該活性添加劑係 鉛畜電池中一電解質溶液之添加物。 ’、”、、、 11、 種可再生之錯蓄電池，該錯蓄電池包含： 複數個極板； 一電解質溶液，介於該複數個極板間；以及 一添加劑，該添加劑係添加入該電解質溶液内，該添加劑 含： 複數個碳微粒； 複數個羥基； 複數個羰基；以及 複數個羧基； 其中該複數個羥基、羰基及/或羧基係為位於該複數個碳微粒之 表面，並且該複數個碳微粒顆粒直徑介於1〇〜6〇〇11111之間，藉此 該添加劑係可藉由該錯蓄電池進行之一充放電之動作，活化該複 數個極板之活性物質。 12'如申請專利範圍第u項所述之活性添加劑，該複數個羥基、羰 基及/或羧基係複數個親水基。 26 I26&005 13、 刚物㈣，獅添加劑係為一 14、 池生利用添加-活性添加劑於該錯蓄電 與位於該複性添加劑包含複數個碳微粒 诗益奴μ ί個义拉表面之複數個羥基、羰基及/或羧基， 3數個錢粒顆粒直徑介於10〜㈣胍巧，該方法包含下列 入該添加劑於該財電池之一電解質溶液中；以及 個物進ί。一預定動作’以活化該錯蓄電池内複數 15、 如ri專利範圍第14項所述之方法，其中該步驟⑻另包含： 根據該鉛蓄電池之額定蓄電容量及劣化程度加入相對應劑量 之該添加劑。 16、 如申請專利範圍第14項所述之方法，其中該就動作係包含： 進仃-充電動作’以產生—充電電流，藉此活化該鉛蓄電池 内該複數個極板之活性物質。 17、 如中請專利範圍第14項所述之方法，其中該預定動作係包含： 進行一放電動作，以產生一放電電流，藉此活化該鉛蓄電池 内該複數個極板之活性物質。 18、 如申請專利範圍第14項所述之方法，該活性添加劑係 狀或一溶液型態。 19、 如申請專利範圍第16項或第17項所述之方法，該活性添加劑係 用以抑制該複數個極板產生一硫酸鉛結晶，藉此使該鉛蓄電池 活性化。 ' 27 I26&005 20、如申請專利範圍第16項或第17項所述之方法，該活性添加劑係 用以消除該複數個極化板已經產生之一硫酸鉛結晶，藉此使該 鉛蓄電池活性化。 28